2024/05/22
機械加工の表面粗さと表面粗さに影響する要素
表面粗さは加工した表面の品質を測る重要な標識の一つで、部品の耐摩耗性、耐食性、疲労強度と配合特性に大きな影響を与える。しかし、加工中に表面粗さの影響要因が多いので、良好な表面粗さを得るために、これらの要因を理解してみましょう。
表面粗さに影響する要因
1. 加工表面が荒れている原因
1、残留面積: 残留面積は工具の主、副切れ刃が切削された後、加工された表面に残っているまだ切断されていない面積である。
2、鱗刺: 高速鋼工具で塑性金属材料を低速または中速で切削する場合、例えば低炭素鋼、中炭素鋼、ステンレス鋼、アルミニウム合金などは、加工された表面に魚鱗状のバリが発生することが多い鱗刺と言います。鱗刺が出現すると、加工した表面の表面粗さが著しく増大する。
3、積屑腫: 切削経過中に積屑腫が発生した場合、その突出した部分は切刃の代わりにワークに切り込み、加工した表面に濃淡の異なる溝を作ることができる積屑腫が脱落すると、一部の積屑腫の破片が加工した表面に付着し、小さなバリが現れ、表面粗さが増大する。
4、振動: 切削加工時に、プロセスシステムに周期的な振動が発生するため、加工した表面に条痕や波紋跡が現れ、表面粗さ値が著しく増大する。
2. 表面粗さに影響する要因
残留面積、積屑腫、鱗刺、振動に影響する要素はすべて加工表面粗さに影響する。
1、切削使用量: 送り量が残留面積に与える影響が最も大きい。送り量が減少し、残留面積が減少する。
塑性金属を切削する場合、切削速度が低いか高い場合、表面粗さの値は小さい。低速時に堆積屑腫が発生しにくいためである切削速度が高いと塑性変形が減少し、鱗状とげの発生を解消できる。脆性材料を切削する場合、切削速度の影響が小さく、材料の変形が小さいため、表面粗さの値も小さくなる。
2、工具幾何パラメータ: 工具の刃先円弧半径、主偏角と副偏角は残留面積と振動に大きな影響を与える。通常、刃先円弧半径が大きくなり、主偏角と副偏角が減少した場合、表面粗さの値は小さいが、工作機械の剛性が低い場合、刃先円弧半径が大きすぎるか、主偏角が小さすぎる切削力が大きくなると振動が発生し、表面粗さの値が大きくなります。
3、工具材料: 工具材料が異なり、刃口円弧半径の大きさと鋭利な時間が異なる。高速鋼工具は刃が鋭く磨かれているが、保持時間が短いため、低速切削時に表面粗さの値が小さい。硬質合金工具刃研後の刃口円弧半径が大きく、高速で切削表面粗さの値が小さい。
4、ワーク材料: 塑性材料を加工する場合、ワーク材料の塑性が低いほど、硬度が高くなると、積屑腫、鱗状とげ、冷硬の現象が減少し、表面粗さの値が小さくなる。そのため、高炭素鋼、中炭素鋼、調質鋼加工後の表面粗さ値は低炭素鋼より小さく、鋳鉄を加工するとき、切り屑が崩れているため、同じ加工条件で切削鋳鉄の表面粗さ値は鋼より大きい。
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